KR20180039968A - Electrical contact materials with high radiating properties and arc-resistivity using silver-silver coated carbon nanotube composites and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 이용한 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기접점재료 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 은 분말과 은 코팅 탄소나노튜브를 기계적 합금화 공정으로 제조한 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 이용한 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기접점재료에 관한 것이다.The present invention relates to an electrical contact material having high heat dissipation and arc resistance using a silver-silver coated carbon nanotube composite material and a manufacturing method thereof. More particularly, the present invention relates to an electrical contact material having high heat dissipation and arc resistance using a silver-silver coated carbon nanotube composite material produced by a mechanical alloying process of silver powder and silver-coated carbon nanotubes.
전기접점재료는 차단기 및 개폐기 등의 전자기기에서 전기회로를 열고 닫을 때 접촉하는 부분에 사용되는 통전용 접촉 소자로서, 각종 스위치, 개폐기, 배선용 차단기 등의 전기기구, 자동차, 가전제품 및 통신기기 등에 적용된다.The electrical contact material is a common contact element used for contact parts when the electric circuit is opened and closed in electronic devices such as circuit breakers and switchgear. It is used for electric devices such as various switches, switches, circuit breakers, automobiles, .
전기 회로를 기계적으로 접속하는 접점에서는 전기회로의 개폐 시 아크(arc)가 발생하여 고압, 고열의 환경이 조성되어 접점의 이상 소모, 용착, 교락 등이 발생한다.In the contacts connecting the electric circuit mechanically, an arc is generated when the electric circuit is opened and closed, and an environment of high pressure and high temperature is created, and abnormal consumption, welding, interlocking, etc. of the contact occurs.
이러한 문제점을 방지하기 위하여, 전기접점재료에는 융점이 높고 전기전도도 및 열전도도가 우수하고, 접촉저항이 낮으며, 내용착성이 우수하여 개폐가 잘 이루어지며, 내마모성과 관련된 경도가 높고, 접촉면의 변화가 적은 성질 등이 요구된다.In order to prevent such a problem, the electrical contact material has a high melting point, an excellent electrical conductivity and thermal conductivity, a low contact resistance, a satisfactory opening and closing due to excellent adhesive property, a high hardness associated with abrasion resistance, Is required.
전기접점재료의 구분은 사용전류영역에 따라 소전류용, 중전류용 및 대전류용 전기접점재료 등이 있다.Classification of electrical contact materials is classified into electrical contact materials for small current, medium current, and large current according to the used current range.
소전류용은 전류 영역이 1A 이하인 재료를 말하며, 중전류용은 전류영역이 1A~600A으로 전기전도도, 내마모성 및 융점 등을 고려한 재료가 사용된다. 대전류용은 600A 이상의 전류 영역을 가지고 있는 재료이며 고전류에 따른 발열온도가 상승되기 때문에 고융점의 재료가 사용된다.For small current, materials with a current range of 1 A or less are used. For medium current, materials with a current range of 1A to 600 A and considering electrical conductivity, abrasion resistance and melting point are used. The material for high current is a material having a current range of 600 A or more and a material having a high melting point is used because the heat generation temperature is increased according to high current.
전기접점재료는 또한 재질에 따라 은(Ag)계, 텅스텐(W)계 및 귀금속계 전기점점재료 등으로 구분될 수 있다. 이 중 중전류용 전기접점재료로는 은 소재가 많이 사용된다.The electrical contact material may also be classified into silver (Ag) based, tungsten (W) based, and noble metal based electrically conductive materials depending on the material. Among them, a silver material is widely used as an electrical contact material for heavy current.
은(Ag)은 전기전도도와 열전도도가 우수하며 저접촉 저항성, 내식성이 우수하여 전기접점의 기본 재료로 사용된다. 그러나 은(Ag)은 내마모성 및 내충격성 등의 기계적 물성이 약하며 고가의 귀금속으로, 완제품 제조단가가 고가라는 단점이 있다. 또한 고방열성을 요구하는 전기접점재료에서는 열전도도 값의 한계가 있었다.Silver (Ag) is excellent in electrical conductivity and thermal conductivity, and has low contact resistance and corrosion resistance, and is used as a base material of an electrical contact. However, silver (Ag) has a weak mechanical property such as abrasion resistance and impact resistance and is expensive noble metal, and the manufacturing cost of the finished product is high. In addition, there is a limit in the value of thermal conductivity in an electrical contact material requiring high heat dissipation.
이러한 문제점을 개선하기 위하여, 은 산화물 재료가 사용되고 있다.In order to solve this problem, a silver oxide material has been used.
전기접점재료의 대표적인 은 산화물인 은(Ag)-카드뮴산화물(CdO) 재료는 내마멸성, 전기전도도 및 접촉 저항 등의 특성이 양호하다. 그러나 은-카드뮴산화물 합금은 소재 표면으로부터 내부로 산화가 진행될수록 재료의 경도 저하 및 내마모성 감소 특징이 나타난다. 또한 카드뮴산화물은 중금속 물질로 최근 중금속 규제 및 특정유해물질 사용제한 규정이 강화되면서 사용에 제한이 있었다.The silver (Ag) -cadmium oxide (CdO) material, which is a representative silver oxide of the electrical contact material, has good properties such as abrasion resistance, electrical conductivity and contact resistance. However, the silver - cadmium oxide alloy is characterized in that the hardness of the material and the abrasion resistance decrease as the oxidation progresses from the surface to the inside of the material. In addition, cadmium oxide is a heavy metal substance. Recently, restrictions on the use of heavy metals and restrictions on the use of certain hazardous substances have been restricted.
또 다른 은 산화물인 은(Ag)-니켈(Ni) 재료는 은과 니켈이 상온에서 상호 고용도가 적기 때문에, 상호 용융상태로 혼합시킨 후 냉각시켜 제조하는 통상의 합금제조법으로는 제조하기 어렵다.Since the silver (Ag) -nickel (Ni) material, which is another silver oxide, has low mutual solubility at room temperature, silver and nickel are difficult to produce by a conventional alloy manufacturing method which is produced by mixing them in mutual molten state and then cooling them.
최근에는 전기접점재료의 내마모성, 전기적 특성 등을 향상시키기 위하여, 금속에 탄소계 화합물을 첨가한 전기접점재료가 제안되고 있다.Recently, in order to improve the abrasion resistance, electrical characteristics and the like of the electrical contact material, an electrical contact material in which a carbon compound is added to the metal has been proposed.
은-탄소계 재료는 전기적 특성을 향상시키는 효과가 있으나, 탄소의 응집성이 강하여 높은 열전도도를 재현하기에는 한계가 있었다.Although the silver-carbon based material has the effect of improving the electrical characteristics, the cohesion of carbon is strong, so that there is a limit to reproduce high thermal conductivity.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 은이 코팅된 탄소나노튜브와 은 분말을 기계적 합금화 공정으로 합금화하여 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 제조하여 고방열성 및 내아크성의 효과가 있는 전기접점재료 제조방법을 제공함을 일 목적으로 한다.The present invention is directed to a method for manufacturing an electrical contact material having high heat dissipation and arc resistance by silver-silver coated carbon nanotube composite materials by alloying silver-coated carbon nanotubes and silver powder by a mechanical alloying process The present invention is directed to providing a method of manufacturing a semiconductor device.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 탄소나노튜브 표면에 은이 코팅된 은 코팅 탄소나노튜브를 준비하는 단계 및 상기 은 코팅 탄소나노튜브와 은 분말을 기계적 합금화 공정으로 합금화하여 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재는 상기 은 분말이 상기 은 코팅 탄소나노튜브에 의해 연결되는 구조로 네트워크가 형성되어 열전도성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기점점재료 제조방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a silver-coated carbon nanotube, including: preparing silver-coated carbon nanotubes coated with silver on the surface of carbon nanotubes; and alloying the silver- - preparing a coated carbon nanotube composite material, wherein the silver-silver coated carbon nanotube composite material has a structure in which the silver powder is connected by the silver-coated carbon nanotube, And a method of manufacturing an electrically increasing material having high arc heat resistance and arc resistance.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 은 코팅 탄소나노튜브를 준비하는 단계는, 탄소나노튜브를 산 처리하여 산화 기능기가 결합된 탄소나노튜브를 제조하는 단계, 상기 산화 기능기가 결합된 탄소나노튜브를 용매에 분산하여 분산액을 제조하는 단계 및 상기 산화 기능기가 결합된 탄소나노튜브 분산액에 무전해 도금 공정으로 은 나노 입자를 도금하여 은 코팅 탄소나노튜브를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기접점재료 제조방법일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of preparing the silver-coated carbon nanotube may include the steps of: preparing a carbon nanotube having an oxidized functional group bonded thereto by acid-treating the carbon nanotube; Dispersing the silver nanoparticles in a solvent to prepare a dispersion; and plating silver nanoparticles on the dispersion of carbon nanotubes to which the oxidation functional group is bound by an electroless plating process to produce silver-coated carbon nanotubes. And a method of manufacturing an electrical contact material having an arc resistance.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 탄소나노튜브에 결합된 기능기는 -OH기, -SH기 및 -COOH기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기접점재료 제조방법일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the functional group bonded to the carbon nanotubes includes at least one selected from the group consisting of -OH group, -SH group, and -COOH group. The method comprising the steps of:
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 용매는 테트라하이드로퓨란인 것을 특징으로 하는 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기접점재료 제조방법일 수 있다.In the embodiment of the present invention, the solvent may be tetrahydrofuran, and the method may be a method of manufacturing an electrical contact material having high heat dissipation and arc resistance.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 기계적 합금화 공정은 2 시간 내지 5 시간 동안, 100 rpm 내지 300 rpm 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기접점재료 제조방법일 수 있다.In the embodiment of the present invention, the mechanical alloying process may be performed at a speed of 100 rpm to 300 rpm for 2 hours to 5 hours, which may be a method of manufacturing an electrical contact material having high heat dissipation and arc resistance.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 제조하는 단계에서 상기 은 분말은 상기 은 코팅 탄소나노튜브 복합소재 부피 대비 95 vol% 내지 99 vol%인 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기접점재료 제조방법일 수 있다.In the embodiment of the present invention, in the step of preparing the silver-silver coated carbon nanotube composite material, the silver powder is performed in a condition of 95 vol% to 99 vol% based on the volume of the silver-coated carbon nanotube composite material And a method of manufacturing an electrical contact material having high heat radiation and arc resistance.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 상기 제조방법에 의해 제조된 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 포함하는 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기접점재료를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an electrical contact material comprising a silver-silver coated carbon nanotube composite material produced by the above manufacturing method and having high heat dissipation and arc resistance.
본 발명의 일실시예에 따르면, 은 코팅 탄소나노튜브는 테트라하이드로퓨란에 분산시킨 탄소나노튜브에 은 나노입자를 무전해 도금 공정으로 코팅하여 은 코팅 탄소나노튜브를 제조하고, 상기 은 코팅 탄소나노튜브는 은 분말과 기계적 합금화하여 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 제조하는 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, silver-coated carbon nanotubes are prepared by coating silver nanoparticles dispersed in tetrahydrofuran with silver nanoparticles by an electroless plating process to produce silver-coated carbon nanotubes, The tube is mechanically alloyed with the silver powder to provide a method of manufacturing a silver-silver coated carbon nanotube composite material.
따라서, 상기 테트라하이드로퓨란에 분산된 탄소나노튜브는 응집성이 제어되어 분산성이 향상된다. 이러한 특징으로 상기 탄소나노튜브는 균일한 분포를 갖게 되어 상기 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 제조할 때 균일한 영역에서의 반응을 유도할 수 있는 기재가 되는 특징을 제공한다.Therefore, the carbon nanotubes dispersed in the tetrahydrofuran are controlled in cohesiveness and dispersibility is improved. In this case, the carbon nanotubes are uniformly distributed to provide a substrate capable of inducing a reaction in a uniform region when the silver-silver coated carbon nanotube composite material is produced.
또한 상기 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재의 열확산도가 향상되어 고방열성 및 내아크성이 향상되는 특징을 제공한다.In addition, the silver-silver coated carbon nanotube composite material has improved thermal diffusivity to provide improved heat dissipation and arc resistance.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 이용한 전기접점재료 제조방법을 모식적으로 보여주는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 은 나노입자와 탄소나노튜브를 이용한 은 코팅 탄소나노튜브를 준비 단계를 모식적으로 보여주는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제조예 1에 따른 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재의 SEM(Scanning Electron Microscope) 이미지들이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제조예 1에 따른 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재의 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)를 측정한 결과이다.
도 6은 본 발명의 제조예 1에 따른 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재의 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제조예 1에 따른 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재의 탄소 원소의 XPS를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제조예 1에 따른 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재의 은 원소의 XPS를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제조예 1에 따른 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재의 산소 원소의 XPS를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제조예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 전기접점재료의 샘플 이미지이다.
도 11은 본 발명의 제조예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 전기접점재료의 경도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제조예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 전기접점재료의 열확산도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.1 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing an electrical contact material using a silver-silver coated carbon nanotube composite material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating preparation steps of silver-coated carbon nanotubes using silver nanoparticles and carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
3 is SEM (Scanning Electron Microscope) images of silver-silver coated carbon nanotube composite material according to Production Example 1 of the present invention.
FIG. 4 and FIG. 5 are measurement results of EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) of the silver-silver coated carbon nanotube composite material according to Production Example 1 of the present invention.
6 is a graph showing the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement results of the silver-silver coated carbon nanotube composite material according to Production Example 1 of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the XPS of a carbon element of silver-silver coated carbon nanotube composite material according to Production Example 1 of the present invention. FIG.
FIG. 8 is a graph showing XPS measurement results of a silver element of a silver-silver coated carbon nanotube composite material according to Production Example 1 of the present invention. FIG.
9 is a graph showing the results of XPS measurement of an oxygen element of silver-silver coated carbon nanotube composite material according to Production Example 1 of the present invention.
10 is a sample image of the electrical contact material according to Production Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention.
11 is a graph showing the results of measuring the hardness of the electrical contact material according to Production Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention.
12 is a graph showing the results of measurement of thermal diffusivity of the electrical contact material according to Production Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" (connected, connected, coupled) with another part, it is not only the case where it is "directly connected" "Is included. Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하 전기접점재료 제조방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an electrical contact material will be described.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 이용한 전기접점재료 제조방법을 모식적으로 보여주는 도면이다.1 is a schematic view illustrating a method of manufacturing an electrical contact material using a silver-silver coated carbon nanotube composite material according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 이용한 전기접점재료 제조방법은 탄소나노튜브 표면에 은이 코팅된 은 코팅 탄소나노튜브를 준비하는 단계(S100) 및 상기 은 코팅 탄소나노튜브와 은 분말을 기계적 합금화 공정으로 합금화하여 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 제조하는 단계(S200)를 포함할 수 있고, 상기 단계(S200)에서 상기 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재는 상기 은 분말이 상기 은 코팅 탄소나노튜브에 의해 연결되는 구조로 네트워크가 형성되어 열전도성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기점점재료 제조방법을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a method for manufacturing an electrical contact material using a silver-silver coated carbon nanotube composite material according to an exemplary embodiment of the present invention includes preparing silver coated carbon nanotubes (S100 And a step (S200) of alloying silver-coated carbon nanotubes and silver powder by a mechanical alloying process to produce a silver-silver coated carbon nanotube composite material (S200). In the step (S200), the silver- Coated carbon nanotube composite material is characterized in that the network is formed by a structure in which the silver powder is connected by the silver-coated carbon nanotubes to improve thermal conductivity. .
먼저 탄소나노튜브 표면에 은이 코팅된 은 코팅 탄소나노튜브를 준비한다(S100). 이와 관련하여 도 2를 함께 참조하여 설명한다.First, silver coated carbon nanotubes coated with silver on the surface of carbon nanotubes are prepared (S100). This will be described with reference to FIG.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 은 나노입자와 탄소나노튜브를 이용한 은 코팅 탄소나노튜브를 준비 단계를 모식적으로 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a schematic view illustrating preparation steps of silver-coated carbon nanotubes using silver nanoparticles and carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 은 나노입자와 탄소나노튜브를 이용한 은 코팅 탄소나노튜브를 준비 단계는 탄소나노튜브를 산 처리하여 산화 기능기가 결합된 탄소나노튜브를 제조하는 단계(S110), 상기 산화 기능기가 결합된 탄소나노튜브를 용매에 분산하여 분산액을 제조하는 단계(S120) 및 상기 산화 기능기가 결합된 탄소나노튜브 분산액에 무전해 도금 공정으로 은 나노 입자를 도금하여 은 코팅 탄소나노튜브를 제조하는 단계(S130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 은 코팅 탄소나노튜브를 준비하는 단계를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the preparation of silver-coated carbon nanotubes using silver nanoparticles and carbon nanotubes according to an exemplary embodiment of the present invention includes the steps of acid-treating carbon nanotubes to produce carbon nanotubes (S120) a step of dispersing the carbon nanotubes to which the oxidation functional group is coupled in a solvent to prepare a dispersion (S120); and silver nanoparticles are plated by the electroless plating process on the carbon nanotube dispersion to which the oxidation functional group is bonded The method comprising the step of preparing a coated carbon nanotube (S130).
탄소나노튜브를 산 처리하여 산화 기능기가 결합된 탄소나노튜브를 제조하는 단계(S110)는 반응물로 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.The step S110 of oxidizing the carbon nanotubes to prepare the carbon nanotubes to which the oxidation functional groups are coupled may include carbon nanotubes as a reactant.
탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)는 탄소원자가 sp2 결합으로 서로 연결되어 육각형 벌집구조를 형성하고, 탄소 원자 한 층으로 이루어진 막을 벽으로 하며 길고 속이 빈 튜브 모양을 이루는 신소재이다.Carbon nanotubes (CNTs) are new materials that form a hexagonal honeycomb structure in which carbon atoms are connected to each other by sp 2 bonds and form a long hollow tube with a layer of carbon atoms as a wall.
탄소나노튜브는 전기적, 기계적, 열적 특성이 우수하여 복합재료의 강화재로서 사용될 수 있어서, 상기 탄소나노튜브는 전기적 교량 역할을 하여 전기접점재료의 전기적, 기계적 특성을 향상시킬 수 있다.Since carbon nanotubes have excellent electrical, mechanical and thermal properties, they can be used as a reinforcing material for a composite material, and the carbon nanotubes can serve as an electrical bridge to improve the electrical and mechanical properties of the electrical contact material.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 탄소나노튜브에 결합된 기능기는 -OH기, -SH기 및 -COOH기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.In an embodiment of the present invention, the functional group bonded to the carbon nanotubes may include, but is not limited to, at least one selected from the group consisting of -OH group, -SH group, and -COOH group.
그 다음으로는, 상기 산화 기능기가 결합된 탄소나노튜브를 용매에 분산하여 분산액을 제조하는 단계(S120)에서 상기 용매는 테트라하이드로퓨란인 것을 특징으로 하는 것을 포함할 수 있다.Next, in the step of dispersing the carbon nanotubes to which the oxidation functional group is bonded in a solvent to prepare a dispersion (S120), the solvent may be characterized by being tetrahydrofuran.
탄소나노튜브는 화학반응성 및 젖음성이 낮아서 용매에 대한 분산성이 낮고, 또한 응집성이 강하여 일시적으로 분산시켜도 무질서하게 뭉쳐지는 문제점이 있다.Carbon nanotubes have low chemical reactivity and wettability and thus have low dispersibility to solvents and are also highly cohesive, so that even if they are dispersed temporarily, carbon nanotubes aggregate disorderly.
테트라하이드로퓨란(THF)는 에테르 계열의 고리형 유기화합물로서, 4개의 탄소와 1개의 산소가 오각형 고리형태를 이루고 있고, 고리 중간의 에테르기 때문에 극성 및 무극성 두 개의 성질을 모두 가지고 있다.Tetrahydrofuran (THF) is an ether-based cyclic organic compound having four carbon atoms and one oxygen in the form of pentagonal rings and having both polar and non-polar properties due to the ether group in the middle of the ring.
이러한 성질로, 산화 기능기가 붙은 탄소나노튜브는 탄화수소 유기화합물적 특성으로 극성 및 무극성을 모두 녹일 수 있는 테트라하이드로퓨란 용매에 고르게 분산되는 특성으로 응집성이 제어될 수 있다.With this property, carbon nanotubes having an oxidized functional group can be controlled in cohesiveness by a property of being uniformly dispersed in a tetrahydrofuran solvent which can dissolve both polar and non-polar properties by hydrocarbon organic compound property.
그 다음으로는, 상기 산화 기능기가 결합된 탄소나노튜브 분산액에 무전해 도금 공정으로 은 나노 입자를 도금하여 은 코팅 탄소나노튜브를 제조한다(S130). 상기 단계(S130)는 환원제에 의하여 산화되어 도금되는 원료로 이용되는 금속이온으로서 은 나노입자를 포함하고, 금속이온이 도금되는 기재로서 탄소나노튜브를 포함하는 무전해 도금 공정을 포함할 수 있다.Next, silver nanoparticles are coated on the dispersion of the carbon nanotubes to which the oxidation functional group is bonded by an electroless plating process to produce silver-coated carbon nanotubes (S130). The step (S130) may include an electroless plating process that includes silver nanoparticles as metal ions used as a raw material to be oxidized by a reducing agent and includes carbon nanotubes as a substrate on which metal ions are plated.
무전해 도금 공정은 외부로부터 전기에너지를 공급받지 않고 금속염 수용액 중의 금속이온을 환원제에 의해 환원시켜 기재의 표면 위에 금속을 석출시키는 도금 방법이다. 무전해 도금 공정은 도금된 코팅층 두께가 일정하며 밀착력이 우수하고 공정이 간단하여 경제성이 있을 수 있다.The electroless plating process is a plating method in which metal ions in an aqueous metal salt solution are reduced by a reducing agent without being supplied with external electric energy to deposit metal on the surface of the substrate. The electroless plating process may be economical because the thickness of the plated coating layer is constant, the adhesion is excellent, and the process is simple.
탄소나노튜브와 금속은 이종물질로써 두 물질의 결합이 어려워 코팅 공정에 문제점이 있다. 그러나 탄소나노튜브에 코팅된 은 나노입자는 탄소나노튜브와 마이크로 크기의 은 입자와의 코팅이 가능하게 할 수 있다. 따라서, 상기 무전해 도금 공정은 탄소나노튜브와 은 나노입자를 효과적으로 코팅시킬 수 있다. Carbon nanotubes and metals are heterogeneous materials, making it difficult to bond the two materials, which causes problems in the coating process. However, silver nanoparticles coated on carbon nanotubes can be coated with carbon nanotubes and micro-sized silver particles. Therefore, the electroless plating process can effectively coat carbon nanotubes and silver nanoparticles.
그 다음으로 다시 도 1을 참조하면, 상기 은 코팅 탄소나노튜브와 은 분말을 기계적 합금화 공정으로 합금화하여 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 제조한다(S200).Next, referring again to FIG. 1, silver-silver coated carbon nanotubes and silver powder are alloyed by a mechanical alloying process to produce a silver-silver coated carbon nanotube composite material (S200).
기계적 합금화 공정은 2종 이상의 금속 분말을 볼밀(ball-mill) 공정으로서 강제적으로 압착, 박리 및 분쇄를 반복함으로써 균일화하여 합금화하는 방법이다.The mechanical alloying process is a method in which two or more kinds of metal powders are subjected to a ball-mill process and forcedly subjected to compression, peeling, and pulverization to uniformize and alloy them.
상기 기계적 합금화 공정은 은 분말과 은 코팅 탄소나노튜브의 합금화와 분산 처리가 액상 없이 상온 부근의 온도에서 고상반응 만으로 이루어져서 우수한 조직 특성을 나타낼 수 있다. 또한 기계적 합금화 공정 중에 발생하는 높은 전위 밀도에 의한 가공경화 및 고형체 형성에 따른 고용강화 등 모든 재료 강화 기구의 복합 상승 작용으로 우수한 기계적 특성을 나타낼 수 있다.In the mechanical alloying process, the alloying and dispersion treatment of the silver powder and the silver-coated carbon nanotubes can be performed only at a solid-state reaction at a temperature near room temperature without a liquid phase, thereby exhibiting excellent tissue characteristics. In addition, excellent mechanical properties can be exhibited by the combined synergism of all material strengthening mechanisms such as work hardening due to high dislocation density occurring during mechanical alloying process and solid solution strengthening due to solid form formation.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 기계적 합금화 공정은 2 시간 내지 5 시간 동안, 100 rpm 내지 300 rpm 속도로 수행되는 것일 수 있다. 반응 시간이 지나치게 짧거나 100 rpm 미만일 경우에는 낮은 에너지가 가해져서 합금화 되지 않고 단순히 혼합 공정만 진행될 수 있는 반면, 반응 시간이 지나치게 길거나 300 rpm 초과일 경우에는 높은 열에너지가 가해져서 온도에 따라 원하지 않는 상(phase)으로 변화될 수 있어 바람직하지 않을 수 있다.In an embodiment of the present invention, the mechanical alloying process may be performed at a rate of 100 rpm to 300 rpm for 2 to 5 hours. When the reaction time is too short or less than 100 rpm, low energy is applied and the alloy is not alloyed, and only the mixing process can proceed. On the other hand, when the reaction time is too long or when the reaction time is over 300 rpm, high heat energy is applied, it may be undesirable because it may be changed into a phase.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 기계적 합금화 공정에서 상기 은 분말은 상기 은 코팅 탄소나노튜브 복합소재 부피 대비 95 vol% 내지 99 vol%인 조건에서 수행되는 것일 수 있다. 은 분말의 함량이 은 코팅 탄소나노튜브 대비 95 vol% 미만일 경우에는 기계적 강도는 증가시킬 수 있으나, 네트워크가 형성되지 않아서 열특성 및 전기전도도를 향상시킬 수 없는 문제를 야기하며, 99 vol%를 초과하는 경우에는 전기접점재료의 접촉저항이 상승되어 가공성이 저하될 수 있고 분산문제로 인한 전기전도도 감소를 야기할 수 있어서 바람직하지 않을 수 있다.In the embodiment of the present invention, in the mechanical alloying process, the silver powder may be performed at 95 vol% to 99 vol% based on the volume of the silver-coated carbon nanotube composite material. When the content of the silver powder is less than 95 vol% compared to the silver-coated carbon nanotubes, the mechanical strength can be increased, but the network can not be formed and the thermal characteristic and electrical conductivity can not be improved. , The contact resistance of the electrical contact material may be increased, which may result in deterioration in workability and decrease in electrical conductivity due to dispersion problems, which may be undesirable.
이하, 상기 전기접점재료 제조방법으로 제조된 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 이용한 전기접점재료를 설명한다.Hereinafter, an electrical contact material using a silver-silver coated carbon nanotube composite material manufactured by the method for manufacturing an electrical contact material will be described.
상기 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재는 은 분말과 은 코팅 탄소나노튜브의 네트워크 형성으로 인해 은 코팅 탄소나노튜브보다 경도가 강화되고 열확산도가 높은 특성을 나타낼 수 있다.The silver-silver coated carbon nanotube composite material can exhibit a higher hardness and higher thermal diffusivity than silver-coated carbon nanotubes due to network formation of silver powder and silver-coated carbon nanotubes.
이하, 본 발명의 제조예 및 실험예를 기재한다. 그러나, 이들 실시 예는 본 발명의 구성 및 효과를 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아님을 명시한다.Hereinafter, Preparation Examples and Experimental Examples of the present invention will be described. It should be understood, however, that these embodiments are provided for the purpose of further illustrating the structure and effects of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
[제조예 1][Production Example 1]
전기접점재료의 제조Manufacture of electrical contact materials
1-1. 은 코팅 탄소나노튜브(Ag-CNT) 제조1-1. Manufacture of Coated Carbon Nanotubes (Ag-CNT)
Ag-CNT를 제조하기 위하여 탄소나노튜브를 수열합성법을 이용하여 3 시간 동안 산처리하여 산화 기능기가 결합된 탄소나노튜브를 형성시킨다. 테트라하이드로퓨란 100 ml에 산화 기능기가 결합된 탄소나노튜브를 1 vol% 내지 3 vol% 분산시키고, Ag(NO3)2 20 vol%를 무전해 도금 공정으로 도금시켜 은 코팅 탄소나노튜브를 제조하였다.To fabricate Ag-CNT, carbon nanotubes were treated with hydrothermal synthesis for 3 hours to form carbon nanotubes with oxidized functional groups. The silver-coated carbon nanotubes were prepared by dispersing 1 vol% to 3 vol% of carbon nanotubes having oxidized functional groups in 100 ml of tetrahydrofuran and plating 20 vol% of Ag (NO 3 ) 2 by electroless plating .
1-2. 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재(Ag/Ag-CNT) 제조1-2. Manufacture of silver-silver coated carbon nanotube composite material (Ag / Ag-CNT)
Ag/Ag-CNT를 제조하기 위하여 마이크로 크기의 은 분말 95 wt% 내지 99 wt%와 합성된 Ag-CNT 1 wt% 내지 5 wt%를 300 rpm 속도로 4 시간 동안 기계적 합금화 공정을 진행하여 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 제조하였다.In order to produce Ag / Ag-CNT, a mechanical alloying process was performed for 4 hours at a rate of 300 rpm at a rate of 95 wt% to 99 wt% of silver powder and 1 wt% to 5 wt% of Ag-CNT synthesized, Coated carbon nanotube composite material.
[비교예 1][Comparative Example 1]
은-탄소나노튜브 복합소재(Silver - carbon nanotube composite material ( AgAg // CNTCNT ) 제조) Produce
상기 제조예 1에서 은 코팅 탄소나노튜브 대신 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 은-탄소나노튜브 복합소재를 제조하였다.Carbon nanotube composite material was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that carbon nanotubes were used in place of the silver-coated carbon nanotubes.
[비교예 2][Comparative Example 2]
순수한 은(pure Pure silver AgAg ) 준비) Ready
순수한 은(pure Ag)은 상용화되어 있는 입도가 45 μm 이하의 은(Ag) 마이크로 분말로 준비하였다.Pure silver was prepared as a commercially available silver (Ag) micropowder having a particle size of 45 μm or less.
[실험예 1][Experimental Example 1]
은-은 코팅 탄소나노튜브 Silver-coated carbon nanotubes 복합소재SEMComposite SEM 측정 Measure
도 3(a) 내지 3(c)에 도시된 바와 같이, 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재의 형상을 확인하기 위해서 SEM(Scanning Electron Microscope)으로 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재의 이미지를 촬영하였다.3 (a) to 3 (c), in order to confirm the shape of the silver-silver coated carbon nanotube composite material, an image of a silver-silver coated carbon nanotube composite material was observed with an SEM (Scanning Electron Microscope) .
도 3(a) 내지 3(c)를 참조하면, 은 분말과 은 코팅 탄소나노튜브가 균일한 네트워크가 형성되어 있는 것을 확인하였다.Referring to FIGS. 3 (a) -3 (c), it was confirmed that a uniform network of silver powder and silver-coated carbon nanotubes was formed.
[실험예 2][Experimental Example 2]
은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재 EDS 측정Silver-silver coated carbon nanotube composite material EDS measurement
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재의 성분을 확인하기 위해서, EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)로 은-은 코팅 탄소나노튜브의 성분을 분석하였다.As shown in FIGS. 4 and 5, the components of silver-silver coated carbon nanotubes were analyzed by Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) in order to identify the components of the silver-silver coated carbon nanotube composite material.
도 4를 참조하면, 상기 제조예 1의 제조방법으로 제조된 은-은-코팅 탄소나노튜브 복합소재 표면에서 임의의 단일 지점의 성분을 분석하였다.Referring to FIG. 4, an arbitrary single point component was analyzed on the silver-silver-coated carbon nanotube composite material prepared by the manufacturing method of Production Example 1.
도 5를 참조하면, 상기 제조예 1의 제조방법으로 제조된 은-은-코팅 탄소나노튜브 복합소재는 은(Ag), 탄소(C), 산소(O) 및 황(S) 성분이 검출되었다. 이의 결과를 하기 표 1에 나타내었다.5, silver (Ag), carbon (C), oxygen (O), and sulfur (S) were detected in the silver-silver-coated carbon nanotube composite material prepared by the manufacturing method of Production Example 1 . The results are shown in Table 1 below.
표 1을 참조하면, 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재가 함유하고 있는 성분 중에서 중량비는 은(Ag)이 53.82 wt%로 탄소(C)보다 높은 수치를 보이지만, 원자비는 탄소(C)가 67.53 at%로 은(Ag)보다 높은 수치를 보이는 것을 확인하였다.As shown in Table 1, among the components contained in the silver-silver coated carbon nanotube composite material, the weight ratio of silver (Ag) is 53.82 wt%, which is higher than that of carbon (C) 67.53 at%, which is higher than that of silver (Ag).
[실험예 3][Experimental Example 3]
은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재 Silver-silver coated carbon nanotube composite material XPSXPS 측정 Measure
도 6에 도시된 바와 같이, 은-은 코팅 탄소나노튜브의 원자 조성과 결합상태를 분석하기 위해서, XPS를 측정하였다.As shown in FIG. 6, XPS was measured to analyze the atomic composition and bonding state of the silver-silver coated carbon nanotubes.
도 6을 참조하면, 은-은 코팅 탄소나노튜브는 은(Ag), 탄소(C), 산소(O)의 원자 조성이 나타나는 것으로 확인하였다. 상기 원자 조성 중에서 탄소는 탄소(C)-탄소(C) 결합, 탄소(C)-산소(O) 단일결합 및 탄소(C)=산소(O) 이중결합의 결합상태를 가지고 있는 것으로 분석되었다. 또한 상기 탄소 결합상태는 탄소-탄소 결합의 상대적인 강도 값이 가장 높고 피크의 면적이 가장 넓기 때문에, 상기 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재의 탄소 결합상태는 탄소-탄소 결합이 가장 많은 것으로 분석되었다.Referring to FIG. 6, it was confirmed that the silver-silver coated carbon nanotubes exhibit atomic composition of silver (Ag), carbon (C), and oxygen (O). Among the atomic compositions, carbon has been analyzed to have a bonding state of carbon (C) - carbon (C) bond, carbon (C) - oxygen (O) single bond and carbon (C) = oxygen (O) double bond. Also, since the carbon-carbon bond has the highest relative intensity value and the largest peak area, the carbon-carbon bond of the silver-silver coated carbon nanotube composite material has the highest carbon-carbon bond .
도 7은 본 발명의 제조예 1에 따른 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재의 탄소 원소의 XPS를 측정한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 제조예 1에 따른 은-은 코팅 탄소나노튜브의 은 원소의 XPS를 측정한 결과를 나타낸 그래프이며, 도 9는 본 발명의 제조예 1에 따른 은-은 코팅 탄소나노튜브의 산소 원소의 XPS를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing XPS measurement results of a carbon element of a silver-silver coated carbon nanotube composite according to Production Example 1 of the present invention. FIG. FIG. 9 is a graph showing the results of XPS measurement of an oxygen element of silver-silver coated carbon nanotubes according to Production Example 1 of the present invention. FIG. 9 is a graph showing the XPS of a silver element of a nanotube.
도 7, 도 8 및 도 9를 참조하면, 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재의 탄소(C)의 스펙트럼에서 C1s의 결합에너지는 283.07 eV, 은(Ag)의 스펙트럼에서 Ag3d의 결합에너지는 368.11 eV, 산소(O)의 스펙트럼에서 O1s의 결합에너지는 529.23 eV인 것으로 분석하였다. 이러한 결과에 따라, 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재의 주 결합 형태로 탄소는 탄소-탄소 결합, 산소는 금속산화물 결합 형태를 나타내며, 은(Ag)은 은 금속(Ag metal)의 결합에너지가 가장 큰 것으로 판단할 수 있다.7, 8 and 9, in the spectrum of carbon (C) of the silver-silver coated carbon nanotube composite material, the binding energy of C1s is 283.07 eV and the binding energy of Ag3d in the spectrum of silver (Ag) is 368.11 The binding energy of O1s in the spectrum of eV and oxygen (O) was analyzed to be 529.23 eV. According to these results, the main binding form of silver-silver coated carbon nanotube composite material is carbon, carbon is carbon bond, oxygen is metal oxide bond type, silver (Ag) It can be judged to be the largest.
[실험예 4][Experimental Example 4]
전기접점재료 경도 측정Electrical contact material hardness measurement
도 10은 상기 제조예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 전기접점재료 샘플 이미지이다.10 is an electrical contact material sample image according to Production Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. FIG.
도 11은 본 발명의 제조예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 전기접점재료의 경도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.11 is a graph showing the results of measuring the hardness of the electrical contact material according to Production Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention.
도 11에 따르면, 제조예 1로 제조된 전기접점재료의 경도가 비교예 1 및 비교예 2로 제조된 전기접점재료보다 높은 것으로 확인되었다.11, it was confirmed that the hardness of the electrical contact material prepared in Production Example 1 was higher than that of the electrical contact material prepared in Comparative Example 1 and Comparative Example 2. [
이러한 결과로, 은 분말에 탄소나노튜브가 합금화되어 있는 은-탄소나노튜브 전기접점재료의 경도가 순수한 은(Ag)보다 높고, 이보다 은 분말에 은 코팅 탄소나노튜브가 합금화되어 있는 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재 전기접점재료의 경도가 높은 것으로 분석되었다.As a result, the silver-carbon nanotube electrical contact material in which the carbon nanotubes are alloyed with the silver powder has a higher hardness than the pure silver (Ag), and the silver-silver coating in which the silver nanotubes are alloyed with the silver The hardness of the carbon nanotube composite electrical contact material was analyzed to be high.
[실험예 5][Experimental Example 5]
전기접점재료 Electrical contact material 열확산도Thermal diffusivity 측정 Measure
도 12는 본 발명의 제조예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 전기접점재료의 열확산도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.12 is a graph showing the results of measurement of thermal diffusivity of the electrical contact material according to Production Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention.
도 12에 따르면, 제조예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 전기접점재료는 밀도와 두께가 유사한 수준으로 제조되었다. 그러나 열확산도는 제조예 1이 131.70 mm2/s로, 비교예 1 및 비교예 2보다 높은 것으로 확인되었다. 또한 비교예 1과 제조예 1은 비교예 2와 비교하여 열확산도가 각각 32.74 %, 41.66 % 증가한 것으로 확인되었다.According to Fig. 12, the electrical contact materials according to Production Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were produced with similar density and thickness. However, the thermal diffusivity was found to be 131.70 mm 2 / s in Production Example 1, which is higher than that in Comparative Example 1 and Comparative Example 2. It was also confirmed that the thermal diffusivity of Comparative Example 1 and Production Example 1 were 32.74% and 41.66% higher than those of Comparative Example 2, respectively.
이러한 결과로, 은 분말에 탄소나노튜브가 합금화 되어있는 은-탄소나노튜브 전기접점재료의 방열성이 순수한 은(Ag)보다 높고, 이보다 은 분말에 은 코팅 탄소나노튜브가 합금화 되어 있는 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재 전기접점재료의 방열성이 높은 것으로 분석되었다.As a result, the silver-carbon nanotube electrical contact material in which the carbon nanotubes are alloyed with the silver powder has a higher heat dissipation than the pure silver, and silver-silver coating in which the silver nanotubes are alloyed with the silver It is analyzed that the heat dissipation of carbon nanotube composite material is high.
[실험예 6][Experimental Example 6]
전기접점재료의 Of electrical contact material 내아크성Arc arcability 분석 analysis
은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재 및 은-탄소나노튜브 전기접점재료의 내아크성 시험 결과, 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재 및 은-탄소나노튜브 전기접점재료가 18 A 내지 28 A 에서 7만 회 이상 사용 가능한 것으로 분석되었다.The silver-silver coated carbon nanotube composite material and the silver-carbon nanotube electrical contact material were found to have an electrical resistance of 18 A to 28 A And more than 70,000 times.
따라서 본 발명의 제조예 및 실험예를 참조하면, 무전해 도금 공정으로 제조된 은 코팅 탄소나노튜브와 은 분말을 기계적 합금화 공정을 수행하여 은-은 코팅 탄소나노튜브를 제조할 수 있다. 상기 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재는 기존 은 소재보다 열확산도가 35 % 내지 45 % 상승한 것으로 보아 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기접점재료로 사용될 수 있다.Therefore, referring to Preparation Examples and Experimental Examples of the present invention, silver-silver coated carbon nanotubes can be manufactured by performing a mechanical alloying process between silver-coated carbon nanotubes and silver powder produced by an electroless plating process. The silver-silver coated carbon nanotube composite material has a thermal diffusivity of 35% to 45% higher than that of a conventional material, and can be used as an electrical contact material having high heat dissipation and arc resistance.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
Claims (7)
상기 은 코팅 탄소나노튜브와 은 분말을 기계적 합금화 공정으로 합금화하여 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재는 상기 은 분말이 상기 은 코팅 탄소나노튜브에 의해 연결되는 구조로 네트워크가 형성되어 열전도성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기점점재료 제조방법.
Preparing silver-coated carbon nanotubes coated with silver on the surface of carbon nanotubes; And
And a silver-silver coated carbon nanotube composite material by alloying the silver-coated carbon nanotube and silver powder by a mechanical alloying process,
Wherein the silver-silver coated carbon nanotube composite material has a structure in which the silver powder is connected by the silver-coated carbon nanotubes to improve a thermal conductivity. Material manufacturing method.
상기 은 코팅 탄소나노튜브를 준비하는 단계는,
탄소나노튜브를 산 처리하여 산화 기능기가 결합된 탄소나노튜브를 제조하는 단계;
상기 산화 기능기가 결합된 탄소나노튜브를 용매에 분산하여 분산액을 제조하는 단계; 및
상기 산화 기능기가 결합된 탄소나노튜브 분산액에 무전해 도금 공정으로 은 나노 입자를 도금하여 은 코팅 탄소나노튜브를 제조하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기접점재료 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of preparing the silver-coated carbon nanotubes may include:
Treating the carbon nanotubes with an acid to produce a carbon nanotube having an oxidized functional group bonded thereto;
Dispersing the carbon nanotubes to which the oxidation functional group is bonded in a solvent to prepare a dispersion; And
Preparing a silver-coated carbon nanotube by plating silver nanoparticles on the dispersion of carbon nanotubes to which the oxidation functional group is bonded by an electroless plating process;
Wherein the heat-resistant material has a high heat dissipation property and an arc-resistant property.
상기 탄소나노튜브에 결합된 기능기는 -OH기, -SH기 및 -COOH기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기접점재료 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the functional groups bonded to the carbon nanotubes include at least one selected from the group consisting of -OH groups, -SH groups, and -COOH groups.
상기 용매는 테트라하이드로퓨란인 것을 특징으로 하는 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기접점재료 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the solvent is tetrahydrofuran, wherein the solvent is tetrahydrofuran.
상기 기계적 합금화 공정은 2 시간 내지 5 시간 동안, 100 rpm 내지 300 rpm 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기접점재료 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mechanical alloying process is performed at a rate of 100 rpm to 300 rpm for 2 hours to 5 hours.
상기 은-은 코팅 탄소나노튜브 복합소재를 제조하는 단계에서 상기 은 분말은 상기 은 코팅 탄소나노튜브 복합소재 부피 대비 95 vol% 내지 99 vol%인 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 고방열성 및 내아크성을 갖는 전기접점재료 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the silver powder is performed in a range of 95 vol% to 99 vol% based on the volume of the silver-coated carbon nanotube composite material in the step of preparing the silver-silver coated carbon nanotube composite material. Said method comprising the steps of:
An electrical contact material having high heat dissipation and arc resistance including a silver-silver coated carbon nanotube composite material produced by the manufacturing method of claim 1.
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